CN107138547B - 一种增强镁合金管材的往复反挤压加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及镁合金管材的性能增强及加工方法的改进，具体涉及一种增强镁合金管材的往复反挤压加工方法。本发明通过新型往复反挤压加工方法，在立式液压挤压机上，在模具型腔内、加热状态下，对镁合金管材进行往复反挤压，镁合管材在往复反挤压过程中壁厚保持不变，发生等截面转角变形，管材向相反方向流动，内径与外径发生变化，通过累积变形实现镁合金管材的剧烈塑性变形，使晶粒组织细化、致密，以增强镁合金管材的性能，扩大镁合金管材的应用领域与应用范围。

Description

一种增强镁合金管材的往复反挤压加工方法

技术领域

本发明涉及镁合金管材的性能增强及加工方法的改进，具体涉及一种增强镁合金管材的往复反挤压加工方法，属于有色金属塑性加工与增强力学性能的技术领域。

背景技术

镁合金是目前可应用的最轻金属结构材料，纯镁的密度为1.74g/cm³，约为铝合金的2/3，钢的1/4。镁合金由于在节能减排、轻量化等方面具有显著的作用，所以其在航空航天、国防军工、交通运输、机械、电子等工业领域具有广阔的应用前景。然而，镁合金为密排六方结构，独立滑移系少，这导致其强度相对较低、室温塑性较差，所以镁合金的高端与广泛应用受到很大的限制。因此，必须增强镁合金材料的性能才能进一步拓展其应用领域与应用范围。

剧烈塑性变形技术（简称SPD）常被应用于增强镁合金的性能，这是由于剧烈塑性变形技术能有效地细化金属材料的晶粒组织，甚至可将晶粒细化至纳米尺度。目前，应用较为广泛的剧烈塑性变形技术包括往复挤压（CEC）、等通道转角挤压（ECAE）、累积叠轧（ARB）、高压扭转（HPT）等。这些剧烈塑性变形技术各有特点，例如往复挤压能制备组织均匀的大体积超细晶粒材料，但目前往复挤压技术多数仅能制备块体材料，其应用范围受限；等通道转角挤压是细化晶粒的有效方式之一，在挤压时试样形状、尺寸始终保持不变，反复挤压可累积较大变形，然而其一次挤压仅能获得最大应变约为1的变形，单次挤压变形量小；累积叠轧也能细化材料的晶粒组织，但其会导致材料的塑性下降；高压扭转可制备纳米晶组织的材料，但其所制备的试样组织不均匀，而且仅能用于制备薄片状试样且尺寸受限。总之，这些剧烈塑性变形方法在技术上存在很多缺陷与弊端。

发明内容

针对背景技术情况，本发明的目的是提供一种制备增强型镁合金管材的往复反挤压加工方法。本发明通过新型往复反挤压加工方法，在立式液压挤压机上，在模具型腔内、加热状态下，对镁合金管材进行往复反挤压，镁合管材在往复反挤压过程中壁厚保持不变，发生等截面转角变形，管材向相反方向流动，内径与外径发生变化，通过累积变形实现镁合金管材的剧烈塑性变形，使晶粒组织细化、致密，以增强镁合金管材的性能，扩大镁合金管材的应用领域与应用范围。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种增强镁合金管材的往复反挤压加工方法，采用如下步骤：

（1）精选材料、化学试剂

镁合金管材坯料：固态固体；

砂纸：固态固体；

高温石墨：固态粉末；

无水乙醇：液态液体；

丙酮：液态液体。

（2）预处理镁合金管材坯料

①利用800目砂纸打磨镁合金管材坯料的内、外表面，去除氧化层、油污等，然后利用2000目砂纸对管材坯料内、外表面进行打磨，使表面清洁、光滑；

②按体积比1：1的比例分别称取无水乙醇与丙酮溶液，将两种溶液倒入清洗槽内，用玻璃棒搅拌混合均匀，配制成无水乙醇＋丙酮混合液；

③把装有混合液的清洗槽放入超声波清洗机内，将打磨后的镁合金管材坯料置于无水乙醇＋丙酮混合液中，保证坯料完全浸没在混合溶液中，开启超声波清洗机进行震动洗涤，时间为0.5小时至3小时；

④超声波震动洗涤后取出镁合金管材坯料，将其放在干燥架上，用吹风机吹干镁合金管材坯料的内、外表面。

（3）预热镁合金管材坯料

开启通入氩气的加热炉，预设温度为260℃至550℃，温度升高至预设温度时，把镁合金管材坯料放入加热炉内，保温0.3小时至6小时。

（4）往复反挤压镁合金管材坯料

镁合金管材坯料的往复反挤压加工是在立式液压挤压机上进行的，是在加热的往复反挤压凹模模具内、固定挤压环模具、往复反挤压凸模模具与挤压环模具的作用下完成的。

①制备往复反挤压模具

往复反挤压凹模模具用Cr12MoV材料制备，模腔呈圆筒形，内径为30-50mm，圆筒壁厚为30-70mm，模腔内表面光滑，模腔内表面粗糙度为Ra0.08-0.32μm；往复反挤压凹模模具包括水平圆形法兰和连接在水平圆形法兰下方的竖直圆筒；往复反挤压凹模模具底部设置直径为20-40mm的圆孔，以通过往复反挤压凸模模具；

固定挤压环模具用3Cr2W8V材料制备，横截面呈圆环形，内径为22-42mm，外径为26-46mm，壁厚为2mm；固定挤压环模具包括水平圆形法兰和连接在水平圆形法兰下方的竖直圆筒；沿水平圆形法兰等径方向等间隔设置有4个月牙形孔，以通过挤压环伸缩压头；固定挤压环模具的水平圆形法兰固定于往复反挤压凹模模具上方的水平圆形法兰上，其竖直圆筒向下伸入往复反挤压凹模模具的模腔并与模腔内壁之间形成截面呈圆环形的外部挤压通道；固定挤压环模具下端与往复反挤压凹模模具的底部之间形成下部挤压通道；固定挤压环模具表面粗糙度为Ra0.08-0.32μm；

挤压环模具用3Cr2W8V材料制备，横截面呈圆环形，内径为26-46mm，外径为30-50mm，壁厚为2mm；挤压环模具表面粗糙度为Ra0.08-0.32μm；

往复反挤压凸模模具用3Cr2W8V材料制备，呈圆柱形，其上半部分直径为22-42mm，下半部分直径为20-40mm；往复反挤压凸模模具下半部分与固定挤压环模具下方的竖直圆筒内壁之间形成内部挤压通道；往复反挤压凸模模具表面粗糙度为Ra0.08-0.32μm；

②固定往复反挤压模具

在往复反挤压凹模模具模腔内表面、固定挤压环模具表面、挤压环模具表面与往复反挤压凸模模具表面涂抹高温石墨以润滑，将挤压环模具置于往复反挤压凹模模具模腔内，通过连接螺栓将往复反挤压凹模模具与固定挤压环模具连接起来，将连接好的挤压模具安装于立式液压挤压机的模具固定支架内，并置于加热套内，将挤压凸模模具伸入往复反挤压凹模模具模腔内，往复反挤压凸模模具由位于立式液压挤压机顶部的挤压凸模伸缩压头控制运动，固定挤压环模具由位于立式液压挤压机顶部且穿过月牙形孔的挤压环伸缩压头控制运动；

③开启加热套，加热往复反挤压模具，加热温度预设为260℃至550℃，达到预设温度时保温0.3小时至6小时；

④置放镁合金管材坯料

在预热后的镁合金管材坯料表面涂抹高温石墨以润滑，退出往复反挤压凸模模具，将镁合金管材坯料置于往复反挤压凹模模具内，与固定挤压环模具接触，将往复反挤压凸模模具伸入往复反挤压凹模模具模腔内，接触镁合金管材坯料；

再次进行保温，保温时间为0.3小时至6小时；

⑤开启挤压凸模伸缩压头调控器，通过挤压凸模伸缩压头使往复反挤压凸模模具下行，以往复反挤压凸模模具为主压对预先置于模具模腔内的镁合金管材坯料进行挤压，镁合金管材坯料在固定挤压环模具的作用下向四周流动，并在固定挤压环模具的入口处产生一次等截面转角挤压变形，晶粒组织因受转角挤压剪切变形而被细化；在往复反挤压凸模模具为主压的作用下，镁合金管材坯料继续向前流动，在固定挤压环模具出口处产生第二次等截面转角挤压变形，晶粒组织再次被细化；当镁合金管材坯料接触到挤压环模具时，挤压环伸缩压头调控器自动开启，挤压环伸缩压头下向移动顶住挤压环模具，通过挤压环模具对镁合金管材坯料施加背压；镁合金管材坯料的直径逐渐从小变大，当往复反挤压凸模模具的较大直径部分行至往复反挤压凹模模具模腔底部时，挤压凸模伸缩压头调控器与挤压环伸缩压头调控器自动变换，主压与背压发生变换；挤压环模具对镁合金管材坯料施加主压，往复反挤压凸模模具施加背压，镁合金管材坯料在固定挤压环模具出口处产生第三次等截面转角挤压变形，在固定挤压环模具入口处产生第四次等截面转角挤压变形，晶粒组织持续被细化；镁合金管材坯料的直径逐渐从大变小，恢复到原始尺寸，当挤压环模具行至往复反挤压凹模模具模腔底部时，完成一道次往复反挤压变形；

⑥循环往复反挤压变形若干次，实现镁合金管材的连续往复反挤压加工；

⑦完成往复反挤压加工后，关闭挤压凸模伸缩压头调控器、挤压环伸缩压头调控器，关闭加热套，使镁合金管材在往复反挤压模具内静置两分钟；

⑧退出往复反挤压凸模模具、固定挤压环模具与挤压环模具，取出往复反挤压后的增强型镁合金管材，在空气中冷却至室温。

（5）打磨、洁净处理

切除往复反挤压后的增强型镁合金管材的废料，并用砂纸对其表面进行打磨，然后将其放入体积比为1：1的无水乙醇与丙酮的混合液中，通过超声波对其进行清洗，使其洁净，最后用吹风机吹干。

所述镁合金管材坯料的含镁量为90%及以上；无水乙醇的纯度为99.7%；丙酮纯度为99.0%。

结论：利用新型往复反挤压加工方法，通过5道次往复反挤压加工后镁合金管材的晶粒组织被细化到630nm，组织更加均匀，力学性能大幅度提高，强度可达480MPa。

本发明的有益效果在于：

本发明与背景技术相比具有明显的先进性，是针对镁合金管材强度较差的情况，通过新型挤压加工方法即往复反挤压使得镁合金管材在挤压过程中产生等截面转角挤压变形，直径从小到大，再从大到小，循环往复引入剧烈塑性变形，晶粒组织被有效细化且变得更加均匀，强度大幅度提高。经5道次往复反挤压加工后镁合金管材的晶粒组织被细化到630nm，组织更加均匀，强度可达480MPa。本发明所述的增强型镁合金管材材加工方法简单、效率高、成本低且易于实现，具有较为广泛的规模化应用前景，是十分理想的增强镁合金管材的加工制备方法。

附图说明

图1为本发明中增强镁合金管材的往复反挤压状态图。

图2为图1中A-A向的俯视图。

图3为挤压通道的剖面示意图。

图4为图3中B-B向的剖面示意图。

图中所示，附图标记清单如下：

1.电气控制柜，2.连接导线，3.电源开关，4.加热套控制开关，5.压力电机控制开关，6.指示信号灯，7.电子显示屏，8.挤压凸模伸缩压头调控器，9.挤压环伸缩压头调控器，10.右立柱，11.模具固定支架，12.加热套，13.往复反挤压凹模模具，14.往复反挤压凸模模具，15.连接螺栓，16.液压机顶座，17.压力电机，18.挤压凸模伸缩压头，19. 挤压环伸缩压头，20.固定挤压环模具，21.挤压环模具，22.镁合金管材坯料，23.挤压凹模圆孔，24.左立柱，25.液压机工作平台，26.液压机底座，27.内部挤压通道，28.外部挤压通道，29.底部挤压通道。

具体实施方式

一种增强镁合金管材的往复反挤压加工方法，采用如下步骤：

（1）精选材料、化学试剂

镁合金管材坯料：固态固体；

砂纸：固态固体；

高温石墨：固态粉末；

无水乙醇：液态液体；

丙酮：液态液体。

（2）预处理镁合金管材坯料

①利用800目砂纸打磨镁合金管材坯料22的内、外表面，去除氧化层、油污等，然后利用2000目砂纸对管材坯料内、外表面进行打磨，使表面清洁、光滑；

②按体积比1：1的比例分别称取无水乙醇与丙酮溶液，将两种溶液倒入清洗槽内，用玻璃棒搅拌混合均匀，配制成无水乙醇＋丙酮混合液；

③把装有混合液的清洗槽放入超声波清洗机内，将打磨后的镁合金管材坯料置于无水乙醇＋丙酮混合液中，保证坯料完全浸没在混合溶液中，开启超声波清洗机进行震动洗涤，时间为0.5小时至3小时；

④超声波震动洗涤后取出镁合金管材坯料22，将其放在干燥架上，用吹风机吹干镁合金管材坯料22的内、外表面。

（3）预热镁合金管材坯料

开启通入氩气的加热炉，预设温度为260℃至550℃，温度升高至预设温度时，把镁合金管材坯料22放入加热炉内，保温0.3小时至6小时。

（4）往复反挤压镁合金管材坯料

镁合金管材坯料22的往复反挤压加工是在立式液压挤压机上进行的，是在加热的往复反挤压凹模模具13内、固定挤压环模具20、往复反挤压凸模模具14与挤压环模具21的作用下完成的；

①制备往复反挤压模具

往复反挤压凹模模具13用Cr12MoV材料制备，模腔呈圆筒形，内径为30-50mm，圆筒壁厚为30-70mm，模腔内表面光滑，模腔内表面粗糙度为Ra0.08-0.32μm；往复反挤压凹模模具13包括水平圆形法兰和连接在水平圆形法兰下方的竖直圆筒；往复反挤压凹模模具13底部设置直径为20-40mm的圆孔（挤压凹模圆孔23），以通过往复反挤压凸模摸具14；

固定挤压环模具20用3Cr2W8V材料制备，横截面呈圆环形，内径为22-42mm，外径为26-46mm，壁厚为2mm。固定挤压环模具20包括水平圆形法兰和连接在水平圆形法兰下方的竖直圆筒；沿水平圆形法兰等径方向等间隔设置有4个月牙形孔，以通过挤压环伸缩压头19；固定挤压环模具20的水平圆形法兰固定于往复反挤压凹模模具13上方的水平圆形法兰上，其竖直圆筒向下伸入往复反挤压凹模模具13的模腔并与模腔内壁之间形成截面呈圆环形的外部挤压通道28；固定挤压环模具20下端与往复反挤压凹模模具13的底部之间形成下部挤压通道；固定挤压环模具20表面粗糙度为Ra0.08-0.32μm；

挤压环模具21用3Cr2W8V材料制备，横截面呈圆环形，内径为26-46mm，外径为30-50mm，壁厚为2mm；挤压环模具21表面粗糙度为Ra0.08-0.32μm；

往复反挤压凸模模具14用3Cr2W8V材料制备，呈圆柱形，其上半部分直径为22-42mm，下半部分直径为20-40mm；往复反挤压凸模模具14下半部分与固定挤压环模具20下方的竖直圆筒内壁之间形成内部挤压通道27；往复反挤压凸模模具14表面粗糙度为Ra0.08-0.32μm；

②固定往复反挤压模具

在往复反挤压凹模模具13模腔内表面、固定挤压环模具20表面、挤压环模具21表面与往复反挤压凸模模具14具表面涂抹高温石墨以润滑，将挤压环模具21置于往复反挤压凹模模具13模腔内，通过连接螺栓15将往复反挤压凹模模具13与固定挤压环模具20连接起来，将连接好的挤压模具安装于立式液压挤压机的模具固定支架11内，并置于加热套12内，将往复反挤压凸模模具14伸入往复反挤压凹模模具13模腔内，往复反挤压凸模模具14由位于立式液压挤压机顶部的挤压凸模伸缩压头18控制运动，固定挤压环模具20由位于立式液压挤压机顶部且穿过月牙形孔的挤压环伸缩压头19控制运动；各部件安装牢固，连接关系正确，按序操作；

③开启加热套12，加热往复反挤压模具，加热温度预设为260℃至550℃，达到预设温度时保温0.3小时至6小时；

④置放镁合金管材坯料

在预热后的镁合金管材坯料22表面涂抹高温石墨以润滑，退出往复反挤压凸模模具14，将镁合金管材坯料22置于往复反挤压凹模模具13内，与固定挤压环模具20接触，将往复反挤压凸模模具14伸入往复反挤压凹模模具13模腔内，接触镁合金管材坯料22；

再次进行保温，保温时间为0.3小时至6小时；

⑤开启挤压凸模伸缩压头调控器8，通过挤压凸模伸缩压头18使往复反挤压凸模模具14下行，以往复反挤压凸模模具14为主压对预先置于模具模腔内的镁合金管材坯料22进行挤压，镁合金管材坯料22在固定挤压环模具20的作用下向四周流动，并在固定挤压环模具20的入口处产生一次等截面转角挤压变形，晶粒组织因受转角挤压剪切变形而被细化；在往复反挤压凸模模具14为主压的作用下，镁合金管材坯料22继续向前流动，在固定挤压环模具20出口处产生第二次等截面转角挤压变形，晶粒组织再次被细化；当镁合金管材坯料22接触到挤压环模具21时，挤压环伸缩压头调控器9自动开启，挤压环伸缩压头19下向移动（穿过固定挤压环模具20的四个月牙形孔）顶住挤压环模具21，通过挤压环模具21对镁合金管材坯料22施加背压；镁合金管材坯料22的直径逐渐从小变大，当往复反挤压凸模模具14的较大直径部分行至往复反挤压凹模模具13模腔底部时，挤压凸模伸缩压头调控器8与挤压环伸缩压头调控器9自动变换，主压与背压发生变换；挤压环模具21对镁合金管材坯料22施加主压，往复反挤压凸模模具14施加背压，镁合金管材坯料22在固定挤压环模具20出口处产生第三次等截面转角挤压变形，在固定挤压环模具20入口处产生第四次等截面转角挤压变形，晶粒组织持续被细化；镁合金管材坯料22的直径逐渐从大变小，恢复到原始尺寸，当挤压环模具21行至往复反挤压凹模模具13模腔底部时，完成一道次往复反挤压变形；循环往复反挤压变形若干次，实现镁合金管材坯料22的往复连续反挤压加工，晶粒组织细化，强度明显提高，从而获得增强型镁合金管材；

⑥循环往复反挤压变形若干次，实现镁合金管材的连续往复反挤压加工；

⑦完成往复反挤压加工后，关闭挤压凸模伸缩压头调控器8、挤压环伸缩压头调控器9，关闭加热套12，使镁合金管材在往复反挤压模具内静置两分钟；

⑧退出往复反挤压凸模模具14、固定挤压环模具20与挤压环模具21，取出往复反挤压后的增强型镁合金管材，在空气中冷却至室温。

（5）打磨、洁净处理

切除往复反挤压后的增强型镁合金管材的废料，并用砂纸对其表面进行打磨，然后将其放入体积比为1：1的无水乙醇与丙酮的混合液中，通过超声波对其进行清洗，使其洁净，最后用吹风机吹干。

所述镁合金管材坯料22的含镁量为90%及以上；无水乙醇的纯度为99.7%；丙酮纯度为99.0%。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明：

图1所示，本发明中增强镁合金管材的往复反挤压状态图，不同部件位置、连接关系要正确，安装牢固，按序操作。

镁合金管材坯料22的往复反挤压加工是在立式液压挤压机上进行的，是在往复反挤压凹模模具13内、在加热、在往复反挤压凸模模具14、挤压凸模伸缩压头18、挤压环伸缩压头19、固定挤压环模具20和挤压环模具21的作用下完成的。

立式液压挤压机通过连接导线2与电气控制柜1相连接，在电气控制柜1上设置有电源开关3、加热套控制开关4、压力电机控制开关5、指示信号灯6、电子显示屏7、挤压凸模伸缩压头调控器8、挤压环伸缩压头调控器9；立式液压挤压机包括液压机底座26，在液压机底座26右侧安装有右立柱10、左侧安装有左立柱24，在左、右立柱上端安装有液压机顶座16，在液压机顶座16上方安装有压力电机17；液压机底座26上方安装有液压机工作平台25，在液压机工作平台25上方安装有模具固定支架11，往复反挤压凹模模具13、固定挤压环模具20通过连接螺栓15与模具固定支架11相连接，在往复反挤压凹模模具13外围安装有加热套12；往复反挤压凸模模具14上方与挤压凸模伸缩压头18接触，挤压凸模伸缩压头18与压力电机17相连接；压力电机17下方安装有挤压环伸缩压头19，挤压环伸缩压头19经过固定挤压环模具20的4个月牙形孔与挤压环模具21接触；镁合金管材坏料22置于往复反挤压凸模模具14与固定挤压环模具20之间，镁合金管材坏料22在往复反挤压凸模模具14、固定挤压环模具20与挤压环模具21的作用下完成往复反挤压加工。

图2所示，为图1中A-A向的剖面示意图，固定挤压环模具20中心设置有圆孔以通过往复反挤压凸模模具14，在中心圆孔周围设置有4个月牙形孔以通过挤压环伸缩压头19。

图3所示，为挤压通道的剖面示意图，往复反挤压凸模模具14直径较小的下半部分与固定挤压环模具20之间为内部挤压通道27，固定挤压环模具20外壁与往复反挤压凹模模具13内壁之间为外部挤压通道28，固定挤压环模具20底部与往复反挤压凹模模具13底部之间为底部挤压通道29。

图4所示，为图3中B-B向的剖面示意图，往复反挤压凹模模具13、挤压环模具21、固定挤压环模具20的横截面均呈圆环形，往复反挤压凸模模具14的横截面呈圆形。

本方明通过往复反挤压加工制备增强型镁合金管材的原理是：

通过挤压凸模伸缩压头18使往复反挤压凸模模具14下行，以往复反挤压凸模模具14为主压对预先置于模具模腔内的镁合金管材坯料22进行挤压，镁合金管材坯料22在固定挤压环模具20的作用下向四周流动，并在固定挤压环模具20的入口处产生一次等截面转角挤压变形，晶粒组织因受转角挤压剪切变形而被细化；在往复反挤压凸模模具14为主压的作用下，镁合金管材坯料22继续向前流动，在固定挤压环模具20出口处产生第二次等截面转角挤压变形，晶粒组织再次被细化；当镁合金管材坯料22接触到挤压环模具21时，挤压环伸缩压头调控器9自动开启，挤压环伸缩压头19下向移动顶住挤压环模具21，通过挤压环模具21对镁合金管材坯料施加背压；镁合金管材坯料22的直径逐渐从小变大，当往复反挤压凸模模具14的较大直径部分行至往复反挤压凹模模具13模腔底部时，挤压凸模伸缩压头调控器8与挤压环伸缩压头调控器9自动变换，主压与背压发生变换；挤压环模具21对镁合金管材坯料22施加主压，往复反挤压凸模模具14施加背压，镁合金管材坯料22在固定挤压环模具20出口处产生第三次等截面转角挤压变形，在固定挤压环模具20入口处产生第四次等截面转角挤压变形，晶粒组织持续被细化；镁合金管材坯料22的直径逐渐从大变小，恢复到原始尺寸，当挤压环模具21行至往复反挤压凹模模具13模腔底部时，完成一道次往复反挤压变形；循环往复反挤压变形若干次，实现镁合金管材坯料22的往复连续反挤压加工，晶粒组织细化，强度明显提高，从而获得增强型镁合金管材。

Claims (2)

1.一种增强镁合金管材的往复反挤压加工方法，其特征在于，采用如下步骤 ：

（1）精选镁合金管材坯料、高温石墨以及用于预处理的化学试剂

（2）预处理镁合金管材坯料

（3）预热镁合金管材坯料

开启通入氩气的加热炉，预设温度为260℃至550℃，温度升高至预设温度时，把镁合金管材坯料（22）放入加热炉内，保温0.3小时至6小时；

（4）往复反挤压镁合金管材坯料

镁合金管材坯料（22）的往复反挤压加工是在立式液压挤压机上进行的，是在加热的往复反挤压凹模模具（13）内、固定挤压环模具（20）、往复反挤压凸模模具（14）与挤压环模具（21）的作用下完成的；

①制备往复反挤压模具

往复反挤压凹模模具（13）用Cr12MoV材料制备，模腔呈圆筒形，内径为30-50mm，圆筒壁厚为30-70mm，模腔内表面光滑，模腔内表面粗糙度为Ra0.08-0.32μm；往复反挤压凹模模具（13）包括水平圆形法兰和连接在水平圆形法兰下方的竖直圆筒；往复反挤压凹模模具（13）底部设置直径为20-40mm的圆孔，以通过往复反挤压凸模摸具（14）；

固定挤压环模具（20）用3Cr2W8V材料制备，横截面呈圆环形，内径为22-42mm，外径为26-46mm，壁厚为2mm；固定挤压环模具（20）包括水平圆形法兰和连接在水平圆形法兰下方的竖直圆筒；沿水平圆形法兰等径方向等间隔设置有4个月牙形孔，以通过挤压环伸缩压头（19）；固定挤压环模具（20）的水平圆形法兰固定于往复反挤压凹模模具（13）上方的水平圆形法兰上，其竖直圆筒向下伸入往复反挤压凹模模具（13）的模腔并与模腔内壁之间形成截面呈圆环形的外部挤压通道（28）；固定挤压环模具（20）下端与往复反挤压凹模模具（13）的底部之间形成下部挤压通道；固定挤压环模具（20）表面粗糙度为Ra0.08-0.32μm；

挤压环模具（21）用3Cr2W8V材料制备，横截面呈圆环形，内径为26-46mm，外径为30-50mm，壁厚为2mm；挤压环模具（21）表面粗糙度为Ra0.08-0.32μm；

往复反挤压凸模模具（14）用3Cr2W8V材料制备，呈圆柱形，其上半部分直径为22-42mm，下半部分直径为20-40mm；往复反挤压凸模模具（14）下半部分与固定挤压环模具（20）下方的竖直圆筒内壁之间形成内部挤压通道（27）；往复反挤压凸模模具（14）表面粗糙度为Ra0.08-0.32μm；

②固定往复反挤压模具

在往复反挤压凹模模具（13）模腔内表面、固定挤压环模具（20）表面、挤压环模具（21）表面与往复反挤压凸模模具（14）表面涂抹高温石墨以润滑，将挤压环模具（21）置于往复反挤压凹模模具（13）模腔内，通过连接螺栓（15）将往复反挤压凹模模具（13）与固定挤压环模具（20）连接起来，将连接好的挤压模具安装于立式液压挤压机的模具固定支架（11）内，并置于加热套（12）内，将往复反挤压凸模模具（14）伸入往复反挤压凹模模具（13）模腔内，往复反挤压凸模模具（14）由位于立式液压挤压机顶部的挤压凸模伸缩压头（18）控制运动，固定挤压环模具（20）由位于立式液压挤压机顶部且穿过月牙形孔的挤压环伸缩压头（19）控制运动；

③开启加热套（12），加热往复反挤压模具，加热温度预设为260℃至550℃，达到预设温度时保温0.3小时至6小时；

④置放镁合金管材坯料

在预热后的镁合金管材坯料（22）表面涂抹高温石墨以润滑，退出往复反挤压凸模模具（14），将镁合金管材坯料（22）置于往复反挤压凹模模具（13）内，与固定挤压环模具（20）接触，将往复反挤压凸模模具（14）伸入往复反挤压凹模模具（13）模腔内，接触镁合金管材坯料（22）；

再次进行保温，保温时间为0.3小时至6小时；

⑤操纵挤压凸模伸缩压头（18）使往复反挤压凸模模具（14）下行，以往复反挤压凸模模具（14）为主压对预先置于模具模腔内的镁合金管材坯料（22）进行挤压，镁合金管材坯料（22）在固定挤压环模具（20）的作用下向四周流动，并在固定挤压环模具（20）的入口处产生一次等截面转角挤压变形；在往复反挤压凸模模具（14）为主压的作用下，镁合金管材坯料（22）继续向前流动，在固定挤压环模具（20）出口处产生第二次等截面转角挤压变形；当镁合金管材坯料（22）接触到挤压环模具（21）时，操纵挤压环伸缩压头（19）下向移动顶住挤压环模具（21），通过挤压环模具（21）对镁合金管材坯料（22）施加背压；镁合金管材坯料（22）的直径逐渐从小变大，当往复反挤压凸模模具（14）的较大直径部分行至往复反挤压凹模模具（13）模腔底部时，主压与背压发生变换；挤压环模具（21）对镁合金管材坯料（22）施加主压，往复反挤压凸模模具（14）施加背压，镁合金管材坯料（22）在固定挤压环模具（20）出口处产生第三次等截面转角挤压变形，在固定挤压环模具（20）入口处产生第四次等截面转角挤压变形；镁合金管材坯料（22）的直径逐渐从大变小，恢复到原始尺寸，当挤压环模具（21）行至往复反挤压凹模模具（13）模腔底部时，完成一道次往复反挤压变形；循环往复反挤压变形若干次，实现镁合金管材坯料（22）的往复连续反挤压加工，从而获得增强型镁合金管材；

⑥循环往复反挤压变形若干次，实现镁合金管材的连续往复反挤压加工；

⑦完成往复反挤压加工后，停机，停止加热，使镁合金管材在往复反挤压模具内静置两分钟；

⑧退出往复反挤压凸模模具（14）、固定挤压环模具（20）与挤压环模具（21），取出往复反挤压后的增强型镁合金管材，在空气中冷却至室温；

（5）打磨、洁净处理

切除往复反挤压后的增强型镁合金管材的废料，打磨、超声清洗、干燥，得到最终产品。

2.如权利要求1所述的一种增强镁合金管材的往复反挤压加工方法，其特征在于，步骤（1）中所述化学试剂包括无水乙醇和丙酮；还需要砂纸；各材料和化学试剂具体如下：

镁合金管材坯料：固态固体，含镁量为90%及以上；

砂纸：固态固体；

高温石墨：固态粉末；

无水乙醇：液态液体，纯度为99.7%；

丙酮：液态液体，纯度为99.0%；

步骤（2）预处理镁合金管材坯料具体如下：

①利用800目砂纸打磨镁合金管材坯料（22）的内、外表面，去除氧化层、油污，然后利用2000目砂纸对管材坯料内、外表面进行打磨，使表面清洁、光滑；

②按体积比1：1的比例分别称取无水乙醇与丙酮溶液，将两种溶液倒入清洗槽内，用玻璃棒搅拌混合均匀，配制成无水乙醇＋丙酮混合液；

③把装有混合液的清洗槽放入超声波清洗机内，将打磨后的镁合金管材坯料置于无水乙醇＋丙酮混合液中，保证坯料完全浸没在混合液中，开启超声波清洗机进行震动洗涤，时间为0.5小时至3小时；

④超声波震动洗涤后取出镁合金管材坯料，将其放在干燥架上，用吹风机吹干镁合金管材坯料（22）的内、外表面。